实验3、步进电机控制桂电2015EDA

第1篇一、实验目的1. 熟悉步进电机的工作原理和特性。

2. 掌握步进电机的驱动方式及其控制方法。

3. 学会使用常用实验设备进行步进电机的调试和测试。

4. 了解步进电机在不同应用场景下的性能表现。

二、实验设备1. 步进电机：选型为双极性四线步进电机，型号为NEMA 17。

2. 驱动器：选型为A4988步进电机驱动器。

3. 控制器：选型为Arduino Uno开发板。

4. 电源：选型为12V 5A直流电源。

5. 连接线、连接器、电阻等实验配件。

三、实验原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机。

它具有以下特点：1. 转动精度高，步距角可调。

2. 响应速度快，控制精度高。

3. 结构简单，易于安装和维护。

4. 工作可靠，寿命长。

步进电机的工作原理是：通过控制驱动器输出脉冲信号，使步进电机内部的线圈依次通电，从而产生步进运动。

四、实验步骤1. 搭建实验电路（1）将步进电机连接到驱动器上，确保电机线序正确。

（2）将驱动器连接到Arduino Uno开发板上，使用连接线连接相应的引脚。

（3）连接电源，确保电源电压与驱动器要求的电压一致。

2. 编写控制程序（1）使用Arduino IDE编写程序，实现步进电机的正转、反转、调速等功能。

（2）通过串口监视器观察程序运行情况，调试程序。

3. 调试步进电机（1）测试步进电机的正转、反转功能，确保电机转动方向正确。

（2）调整步进电机的转速，观察电机运行状态，确保转速可调。

（3）测试步进电机的步距角，确保步进精度。

4. 实验数据分析（1）记录步进电机的正转、反转、调速等性能参数。

（2）分析步进电机的运行状态，评估其性能。

五、实验结果与分析1. 正转、反转测试步进电机正转、反转功能正常，转动方向正确。

2. 调速测试步进电机转速可调，调节范围在1-1000步/秒之间。

3. 步距角测试步进电机的步距角为1.8度，与理论值相符。

4. 实验数据分析步进电机的性能指标符合预期，可满足实验要求。

步进电机eda课程设计一、教学目标本课程的目标是让学生了解和掌握步进电机的基本原理和应用，通过学习，学生应该能够：1.描述步进电机的工作原理和结构特点。

2.解释步进电机的运行原理和控制方法。

3.分析步进电机在不同应用场景下的性能表现。

4.设计简单的步进电机控制系统。

在技能目标方面，学生应具备：1.运用实验仪器和工具进行步进电机的调试和测试。

2.编写简单的步进电机控制程序。

3.分析和解决步进电机运行中的常见问题。

在情感态度价值观目标方面，学生应：1.培养对步进电机技术和应用的兴趣和好奇心。

2.培养团队协作和沟通交流的能力。

3.增强创新意识和实践能力，能够将理论知识应用到实际问题中。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.步进电机的基本原理：介绍步进电机的工作原理、结构特点和运行方式。

2.步进电机的控制方法：讲解步进电机的控制原理和控制电路。

3.步进电机的应用：分析步进电机在不同领域的应用实例，如机器人、数控机床等。

4.步进电机的调试和测试：介绍步进电机的调试和测试方法，以及如何解决运行中的问题。

教学大纲安排如下：第1-2课时：步进电机的基本原理第3-4课时：步进电机的控制方法第5-6课时：步进电机的应用第7-8课时：步进电机的调试和测试三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：讲解步进电机的基本原理、控制方法和应用。

2.案例分析法：分析具体的步进电机应用案例，让学生更好地理解步进电机的实际应用。

3.实验法：让学生亲自动手进行步进电机的调试和测试，增强实践能力。

4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养团队协作和沟通交流的能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《步进电机原理与应用》2.参考书：提供相关的学术论文和资料，供学生深入研究。

3.多媒体资料：制作课件和教学视频，帮助学生更好地理解步进电机的相关知识。

单片机步进电机控制实验报告单片机步进电机控制实验报告引言：步进电机是一种常用的电动机，具有结构简单、体积小、转速稳定等优点，广泛应用于工业自动化、机械设备等领域。

本实验旨在通过单片机控制步进电机，实现电机的正转、反转、加速、减速等功能。

通过实验，深入了解步进电机的工作原理和控制方法，提高对单片机的编程能力。

一、实验目的本实验的主要目的是掌握步进电机的工作原理，了解单片机控制步进电机的方法和步骤，并通过实验验证控制效果。

二、实验器材1. 步进电机：XX型号，XXV，XXA2. 单片机开发板：XX型号3. 驱动电路：包括电源、驱动芯片等三、实验原理步进电机是一种特殊的电动机，其转子通过电磁螺线管的工作原理实现转动。

步进电机的转子分为若干个极对，每个极对上都有一个螺线管，通过对这些螺线管施加电流，可以使转子转动。

单片机通过控制螺线管的电流，实现步进电机的控制。

四、实验步骤1. 连接电路：根据实验器材提供的电路图，将步进电机与单片机开发板相连接。

2. 编写程序：使用C语言编写单片机控制步进电机的程序。

程序中需要包括电机正转、反转、加速、减速等功能的实现。

3. 上传程序：将编写好的程序通过编程器上传到单片机开发板上。

4. 实验验证：通过按下开发板上的按键，观察步进电机的运动情况，验证程序的正确性。

五、实验结果与分析经过实验验证，编写的程序能够准确控制步进电机的运动。

按下不同的按键，电机可以实现正转、反转、加速、减速等功能。

通过调整程序中的参数，可以实现不同速度的控制效果。

实验结果表明，单片机控制步进电机具有较高的精确性和可靠性。

六、实验总结通过本次实验，我深入了解了步进电机的工作原理和控制方法，掌握了单片机控制步进电机的编程技巧。

实验中遇到了一些问题，如电路连接不正确、程序逻辑错误等，但通过仔细分析和排除，最终解决了这些问题。

通过实验，我不仅提高了对步进电机的理论认识，还锻炼了自己的动手实践能力和问题解决能力。

实验步进电机控制实验一、实验目的掌握步进电机的工作原理和控制方法二、实验设备1、EL-MUT-III型单片机实验箱2、8051CPU模块3、电机综合模块三、实验内容单片机通过244设置步进电机运行的步数和方向，并显示在数码管上，同时驱动电机按照设定的步数和方向转动，同时在数码管上显示电机的实际转动步数。

四、实验原理步进电机工作原理见模块说明书，控制电路如下图：五、实验步骤1、实验连线：P1口的P1.0---P1.3分别接模块上的A、B、C、D。

CS244接CS0,244的输入IN0--IN7接平推开关KK1--KK8的输入K1--K8。

P1.7接单脉冲输出P-。

2、运行Keil C运行环境，打开Step4文件夹下的Step4.uv2，检查工程的Debug 参数设置是否正确，然后全速运行，数码管的左两位显示设定的步数（16进制），可以通过改变平推开关kk1—kk7的状态设定不同的运行步数，改变kk8的状态可改变电机的转动方向，在数码管上当数值位的小数点位点亮时，表示为逆时针方向，否则为顺时针方向。

完成设置后，按动单脉冲开关Pules，电机按照设定的方向和步数开始转动，同时在数码管的右侧显示电机的转动步数，当达到设定值时，电机停止转动。

3、观察步进电机的运动与设定值是否一致。

六、实验结果输入运行步数N，电机运行N步后停止，且方向与设定方向一致。

七、程序框图实验直流电机调压调速实验一、实验目的掌握直流电机测速和调速的工作原理二、实验设备1、EL-MUT-III型单片机实验箱2、8051CPU模块3、电机综合模块三、实验内容电机每转一周，SIGNAL端产生一如图所示的脉冲,通过用INT0检测该脉冲的高电平，并从P10输出输出一8253的GATA信号来控制8253计数器的启停。

通过8253的计数值计算转速，转速值经主机箱RS232串口送至PC机，在PC机上进行PID计算，计算结果通过串口送给CPU，经D/A转换成电压，控制电机转速。

实验二步进电机细分控制电路设计一、实验目的：学习用FPGA控制步进电机，包括能对步进电机进行细分控制的模块设计；二、实验原理步进电机作为一种电脉冲/角位移的转换元件，具有价格低廉、易于控制、无积累误差和计算机接口方便等方面优点，在机械、仪表、工业控制等领域中获得了广泛的应用。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

也就是当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行。

如图3-1，FPGA将接口电路送来的一系列信号，转换成步进电机的驱动脉冲经过功率放大后送给步进电机，以此控制步进电机的转动方向和速度。

图3-1 FPGA控制步进电机四相四拍运行的供电方式是：A—B—C—D—A……一个循环周期换接四次，有四种通电状态，故称四相四拍运行方式。

如果按A—AB—B—BC—C—CD—D—DA—A……的顺序通电为四相双八拍。

四、实验内容1、设计步进电机基本控制模块，时钟取10Hz，要求能控制转向和速度。

速度分为16等级，分频器建议调用ALTPLL(嵌入式锁相环调用----P205)；①编写步进电机非细分控制程序，；②添加转向控制；③添加速度控制。

2、进行编辑、编译、综合、适配、仿真，给出所有信号的仿真波形；3、硬件测试：进行引脚锁定及硬件测试。

速度用LEDA（已接好译码器）显示，步进电机控制信号接驱动并接二极管显示。

验证步进电机的工作状态和性能。

4、查阅相关资料，根据演示示例及图3-2，设计4相步进电机细分控制模块，对各模块进行仿真测试。

分别实现1/4、1/8、1/16步距细分控制。

5、为了实现细分转动的平稳性，对图3-2的设计做一些改善，如用4个ROM存储不同相位正弦波形数据；提高精度位数；将CNT8改成三角波等。

讨论细分控制的实用方案。

步进电机非细分控制程序。

module STEP1 (CLK, D);input CLK ; output[3:0] D; reg[3:0] D; reg[1:0] CQ;always @(CQ) begincase (CQ)2'b00 : D <= 4'b1000 ; 2'b01 : D <= 4'b0100 ;2'b10 : D <= 4'b0010 ; 2'b11 : D <= 4'b0001 ;endcase endalways @(posedge CLK)begin CQ <= CQ + 1 ; endendmodule图3-2 步进电机细分控制电路图3-2中，其中输入S选择是否输出细分控制信号。

第1篇一、实验目的1. 理解步进电机的工作原理及控制方法。

2. 掌握单片机与步进电机驱动模块的接口连接方法。

3. 学习使用C语言编写程序，实现对步进电机的正反转、转速和定位控制。

4. 通过实验，加深对单片机控制系统的理解。

二、实验原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机，其特点是控制精度高、响应速度快、定位准确。

步进电机控制实验主要涉及以下几个方面：1. 步进电机驱动模块：常用的驱动模块有ULN2003、A4988等，它们可以将单片机的数字信号转换为步进电机的控制信号。

2. 单片机：单片机是整个控制系统的核心，负责接收按键输入、处理数据、控制步进电机驱动模块等。

3. 步进电机：步进电机分为单相、双相和三相等类型，本实验使用的是双相四线步进电机。

三、实验设备1. 单片机开发板：例如STC89C52、STM32等。

2. 步进电机驱动模块：例如ULN2003、A4988等。

3. 双相四线步进电机。

4. 按键。

5. 数码管。

6. 电阻、电容等元件。

7. 电源。

四、实验步骤1. 硬件连接（1）将步进电机驱动模块的输入端（IN1、IN2、IN3、IN4）分别连接到单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口。

（2）将按键的输入端连接到单片机的P3.0口。

（3）将数码管的段选端连接到单片机的P2口。

（4）将步进电机驱动模块的电源端连接到电源。

（5）将步进电机连接到驱动模块的输出端。

2. 编写程序（1）初始化单片机I/O端口，设置P1口为输出端口，P3.0口为输入端口，P2口为输出端口。

（2）编写按键扫描函数，用于读取按键状态。

（3）编写步进电机控制函数，实现正反转、转速和定位控制。

（4）编写主函数，实现以下功能：a. 初始化数码管显示；b. 读取按键状态；c. 根据按键状态调用步进电机控制函数；d. 更新数码管显示。

3. 调试程序（1）将程序烧写到单片机中；（2）打开电源，观察数码管显示和步进电机运行状态；（3）根据需要调整程序，实现不同的控制效果。

实验九步进电机控制实验姓名专业通信工程学号成绩一、实验目的1.掌握keil C51软件与proteus软件联合仿真调试的方法；2.掌握步进电机的工作原理及控制方法；3.掌握步进电机控制的不同编程方法；二、实验仪器与设备1.微机1台2.keil C51集成开发环境3.Proteus仿真软件三、实验内容1.用Proteus设计一四相六线步进电机控制电路。

要求利用P1口作步进电机的控制端口，通过达林顿阵列ULN2003A驱动步进电机。

基本参考电路见后面附图。

2.编写程序，实现步进电机的正反转控制。

正反转时间分别持续10S时间，如此循环。

3.设计一可调速步进电机控制电路。

P3.2~P3.5分别接按键k1~k4，其中k1为正反转控制按键，k2为加速按键，k3为减速按键，k4为启动/停止按键，要求速度7档（1~7）可调，加减速各设3档，复位时位于4档，要求每档速度变化明显。

该步进电机控制电路在以上电路的基础上自行修改。

四、实验原理1.步进电机控制原理：1)步进电机是利用电磁铁的作用原理，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

每来一个电脉冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段距离。

特点A.来一个脉冲，转一个步距角。

B.控制脉冲频率，可控制电机转速。

C.改变脉冲顺序，可改变转动方向。

2)以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。

三相反应式步进电动机的原理结构图如下，定子内圆周均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对的绕组组成一相。

转子有四个齿。

给A相绕组通电时，转子位置如图（a），转子齿偏离定子齿一个角度。

由于励磁磁通力图沿磁阻最小路径通过，因此对转子产生电磁吸力，迫使转子齿转动，当转子转到与定子齿对齐位置时(图b)，因转子只受径向力而无切线力，故转矩为零，转子被锁定在这个位置上。

由此可见：错齿是助使步进电机旋转的根本原因。

3）三相反应式步进电动机的控制原理①三相单三拍：A 相→ B 相→ C 相→ A 相②三相六拍：A→AB →B →BC →C → CA→ A③三相双三拍：AB →BC →CA→AB4）步距角计算公式：θ—步距角 Z r—转子齿数 m —每个通电循环周期的拍数2、ULN2003A：七达林顿阵列ULN2003A是集成达林顿管反相驱动电路，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动电机、继电器等功率器件。

一、实验目的1. 理解步进电机的工作原理和特性；2. 掌握步进电机的驱动电路设计；3. 学会使用步进电机驱动器；4. 实现步进电机的正反转、转速调节及位置控制。

二、实验器材1. 步进电机：NEMA 17 42BYG250-20042. 步进电机驱动器：A4988步进电机驱动模块3. 电源：12V 2A4. 连接导线5. 实验平台：Arduino Uno6. 实验软件：Arduino IDE三、实验原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的电机，具有响应速度快、定位精度高、控制简单等优点。

步进电机的工作原理是：当输入一个电脉冲时，步进电机内部的转子就旋转一个固定的角度，这个角度称为步距角。

步进电机的步距角取决于其结构，常见的步距角有1.8°、0.9°等。

步进电机的驱动电路主要由电源、驱动模块和步进电机组成。

驱动模块负责将输入的脉冲信号转换为步进电机所需的电流，从而实现电机的转动。

四、实验步骤1. 步进电机驱动电路搭建（1）将步进电机驱动模块的VCC、GND、ENA、IN1、IN2、IN3、IN4分别连接到电源的12V、GND、GND、Arduino Uno的数字引脚2、3、4、5；（2）将步进电机的A、B、C、D分别连接到驱动模块的A、B、C、D；（3）连接电源和步进电机。

2. 步进电机控制程序编写（1）在Arduino IDE中创建一个新的项目，命名为“StepMotorControl”；（2）编写如下代码：```cpp#include <Stepper.h>const int stepsPerRevolution = 200; // 步进电机每转一周的步数Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 2, 3, 4, 5);void setup() {myStepper.setSpeed(60); // 设置步进电机的转速，单位为步/秒}void loop() {myStepper.step(stepsPerRevolution); // 正转一周delay(1000);myStepper.step(-stepsPerRevolution); // 反转一周delay(1000);}```（3）将编写好的代码上传到Arduino Uno。

步进电机控制实验报告步进电机的控制实验报告一、实验目的1. 学习步进电机的工作原理。

2. 了解步进电机的驱动电路。

3. 学会用单片机控制步进电机。

二、实验器件1. TIVA C 系列芯片，电机模块和LCD显示模块。

2. 电脑以及CCS开发软件。

三、实验内容设计一个简单的程序驱动步进电机并控制转速，通过LCD板上的滚轮装置可以调节步进电机的转速。

四、实验原理双极性四线步进电机：一般双极性四线步进电机线序是A B A/ B/, 其中A 与A/是一个线圈，B和B/是一个线圈，一般这种驱动需要的是H桥电路。

H双极性四线步进电机驱动相序：1.单相四拍通电驱动时序正转：A/ B A B/反转：B/ A B A/2.双相通电四拍驱动时序正转：A/B AB AB/ A/B/反转：A/B/ AB/ AB A/B3.半步八拍驱动时序正转：A/ A/B B AB A AB/ B/ A/B/A/B/ B/ AB/ A AB B A/B A/反转：*****驱动芯片：*****为玩具、打印机及其他机电一体化应用提供了一款双通道桥式电机驱动器解决方案。

该器件具有两个H桥驱动器，并能够驱动两个直流(DC)电刷电机、一个双极性步进电机、螺线管或其他电感性负载。

每个H桥的输出驱动器模块由N沟道功率MOSFET组成，这些MOSFET被配置成一个H桥，以驱动电机绕组。

每个H桥都包括用于调节或限制绕组电流的电路。

借助正确的PCB设计，*****的每个H桥能够连续提供高达1.5-ARMS（或DC）的驱动电流（在25℃和采用一个5VVM电源时）。

每个H桥可支持高达2A的峰值电流。

在较低的VM电压条件下，电流供应能力略有下降。

该器件提供了利用一个故障输出引脚实现的内部关断功能，用于：过流保护、短路保护、欠压闭锁和过热。

另外，还提供了一种低功耗睡眠模式。

*****内置于16引脚HTSSOP封装或采用PowerPAD?的QFN封装（绿色环保：RoHS和无Sb/Br）。

《EDA技术》实验指导书面向专业：通信工程信息工程自动化电子信息工程电气工程及其自动化信息与通信工程学院2016年9月前言一、课程性质本课程是电子信息工程、通信工程、信息工程和自动化专业必修的专业实验课程。

通过本课程的教学，使学生掌握EDA技术的开发流程，学会利用以硬件描述语言为描述工具，以可编程逻辑器件为实现载体，在数字系统设计领域熟练应用EDA技术，使其具备研究和开发现代数字系统的能力。

二、专业安排本系统分为多个模块，适合通信工程、信息工程、自动化、电子信息工程、电气工程及其自动化等专业使用。

三、本书特点本实验指导书的特点是引入工程项目机制来管理实验项目，着重培养学生的方案设计、算法分析和现场调试能力，为培养卓越工程师打下坚实的基础。

目录前言 (I)第一章实验系统 (1)1.1 系统整体结构 (1)1.2 核心板 (1)1.3 基础扩展模块 (2)1.4 自动控制模块 (3)1.5 信号处理模块 (3)1.6 通信接口模块 (4)第二章开发平台简介 (5)2.1 Quartus II简介 (5)2.2 Quartus II开发流程 (5)第三章实验项目 (9)实验1 平台应用及全加器设计 (9)实验2 信号发生器设计 (11)实验3 数字电压表设计 (13)实验4 数字频率计设计 (16)实验5 交通灯控制器设计 (19)第一章实验系统1.1 系统整体结构本实验指导书采用的EDA综合实验开发系统是我院电子信息与通信技术实验教学中心自主研制，整体结构如图所示。

1.2 核心板核心板采用Altera公司的EP4CE22E22C8N芯片，具有低内核电压、低功耗的特点。

芯片内部具有22320个逻辑单元，594kbit RAM嵌入式储存器，66个嵌入式18×18乘法器，4组通用PLL。

1、DIP开关主要功能是控制高低电平，通过手动控制为系统提供稳定的逻辑信号。

系统总共提供了3位拨档开关，当开关的档位在上方时则输出高电平“1”，反之则为低电平“0”。

湖南涉外经济学院课程设计报告课程名称：EDA技术及实例开发教材报告题目：步进电机控制学生姓名：王海缘所在学院：信息科学与工程学院专业班级：自动化1101学生学号：11430523150831指导教师：高金定2014年6月16日目录一、设计任务1二、步进电机简介1三、硬件设计2四、软件设计5五、实验结果5六、开发工具6七、参考文献6一、设计任务实验目的学习使用FPGA实现步进电机的驱动和细分控制，了解步进电机细分控制的原理。

实验内容使用PWM方法来控制步进电机细分旋转，实现1/4细分（4.5°/步）控制和不细分（18°/步）。

并在实验箱上设计一个步进电动机的控制器，用KEY1控制步进电机正/反转（由LED1指示状态）；KEY2控制电机正常运行/细分运行（由LED2指示状态）；用KEY3控制步进电机的启停。

利用Quartus II完成设计、仿真等工作，最后在Smart SOPC 实验箱上进行硬件测试。

二、步进电机简介步进电机的概念步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角），可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。

这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。

使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

反应式步进电机又称：感应式、磁滞式、磁阻式步进电动机；定子和转子均为软磁材料；通电后利用磁导的变化产生转矩；可实现大转矩输出、步距角小（最小可做到10度）；断电时无定位转矩；电机内阻尼较小；单步运行（指脉冲频率很低时）震荡时间较长；启动和运行频率较高。

步进电机控制实验一、实验目的：了解步进电机工作原理，掌握用单片机的步进电机控制系统的硬件设计方法，熟悉步进电机驱动程序的设计与调试，提高单片机应用系统设计和调试水平。

二、实验内容：编写并调试出一个实验程序按下图所示控制步进电机旋转：三、工作原理：步进电机是工业过程控制及仪表中常用的控制元件之一，例如在机械装置中可以用丝杠把角度变为直线位移，也可以用步进电机带螺旋电位器，调节电压或电流，从而实现对执行机构的控制。

步进电机可以直接接收数字信号，不必进行数模转换，用起来非常方便。

步进电机还具有快速启停、精确步进和定位等特点，因而在数控机床、绘图仪、打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。

步进电机实际上是一个数字/角度转换器，三相步进电机的结构原理如图所示。

从图中可以看出，电机的定子上有六个等分磁极，A、A′、B、B′、C、C ′，相邻的两个磁极之间夹角为60o，相对的两个磁极组成一相（A-A′，B-B′，C-C′），当某一绕组有电流通过时，该绕组相应的两个磁极形成N极和S极，每个磁极上各有五个均匀分布矩形小齿，电机的转子上有40个矩形小齿均匀地分布的圆周上，相邻两个齿之间夹角为9°。

当某一相绕组通电时，对应的磁极就产生磁场，并与转子形成磁路，如果这时定子的小齿和转子的小齿没有对齐，则在磁场的作用下，转子将转动一定的角度，使转子和定子的齿相互对齐。

由此可见，错齿是促使步进电机旋转的原因。

三相步进电机结构示意图例如在三相三拍控制方式中，若A相通电，B、C相都不通电，在磁场作用下使转子齿和A相的定子齿对齐，我们以此作为初始状态。

设与A相磁极中心线对齐的转子的齿为0号齿，由于B相磁极与A相磁极相差120°，不是9°的整数倍（120÷9=40/3），所以此时转子齿没有与B相定子的齿对应，只是第13号小齿靠近B相磁极的中心线，与中心线相差3°，如果此时突然变为B相通电，A、C相不通电，则B相磁极迫使13号转子齿与之对齐，转子就转动3°，这样使电机转了一步。

实验一：16进制加计数器-------------------P3 实验二：时钟加计数器------------------P4～P7实验三：密码控制时钟—————————P8～P14实验四：两位BCD加法器———————P15～P17实验五：两位二进制乘法器———————P18～P20实验六：除法器————————————P21～P24 实验七：步进电机———————————P24～P29实验八：显示"HELLO"————————P29～P33实验九：D型触发器——————————P34～P35实验十SOPC小系统密码时钟------------P36实验一：16进制加计数器实验要求本实验主要实现十六进制计数器，输入控制有时钟CLK，复位RST, 和使能ENA。

源程序及注释LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY cnt10 ISPORT( CLK,RST, ENA: IN STD_LOGIC;OUTY: OUT STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);COUT: OUT STD_LOGIC);END cnt10;ARCHITECTURE one OF cnt10 ISSIGNAL CQI: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINP_REG:PROCESS(CLK,RST, ENA)BEGINIF RST='1' THEN CQI<="0000";ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF ENA='1' THENCQI<=CQI+1;END IF;END IF;OUTY<=CQI;END PROCESS P_REG;COUT<=CQI(0) AND CQI(1) AND CQI(2) AND CQI(3);END one;3、SignalTab II Logic Analyzer 仿真波形实验二：时钟加计数器时钟加计数器由分频器、一位十进制加法器、一位六进制加法器、24进制加法器和译码器组成，先由分频器把50Mhz的时钟分频，再由两个十进制加法器计数毫秒位，一个六进制加法器和一个十进制加法器计数秒位，分位同秒位相同，24进制加法器计数小时位。

《EDA技术及应用》课程设计报告题目：简单步进电机控制系统设计院（系）：机电与自动化学院专业班级：自动化1104学生姓名：张凯学号：20111184144指导教师：段丽娜2016年6月 15日至2014年 6 月 20日华中科技大学武昌分校制《EDA技术及应用》课程设计任务书目录1 课程设计要求及目的 (1)1.1 课程设计任务 (1)1.2 课程设计要求 (1)1.3 课程设计目的 (1)2 课程设计主要内容 (1)2.1 系统硬件原理图 (1)2.2系统硬件接线图 (8)2.3三相四线制异步电机 (8)2.4 驱动电路 (9)2.5 软件设计 (9)2.5.1 源程序 (9)2.5.2 功能仿真图 (10)2.5.3 电路仿真图 (10)3 调试结果及分析 (23)4 课程设计总结 (24)5参考文献 (25)1 课程设计要求及目的1.1课程设计任务用EDA技术对三相四线制步进电机进行控制。

1.2 课程设计要求①本课程设计要求对三相四线制的步进电机进行控制，要求编写程序完成步进电机的转速及专向的控制，能够实现正转的三档转速控制及反转的三档速度控制；②在电机运转过程中，能够实现简单的速度控制，速度控制分三档：慢，快；转速在程序中设定，由按键控制；此外还要求由一个按键实现转向控制；③主控芯片由于功耗要求，其输出电流较小，驱动能力不够，因此必须设计驱动电路驱动步进电机的旋转。

1.3 课程设计目的了解三相四线制步进电机工作原理；熟练使用VHDL语言编程。

2 课程设计主要内容2.1 系统硬件原理图系统原理图如图2-1所示：图2-1 系统原理图2.2 系统硬件接线图系统硬件接线图如图2.2所示：Step motor图2-2 系统硬件接线图2.3三相四线制步进电机三相四线制步进电机的驱动原理为当不同绕组一次轮流接通驱动电路时，会产生磁场从而带动步进电机旋转一个步次，当改变绕组接通次序则会改变其转向，当改变绕组接通频率则可改变其运行速度。

6.8 步进电机定位控制器EDA设计6.8.1设计要求设计一个基于FPGA的4相步进电机定位控制系统，在开路控制的情况下，为使步进电机产生运动，电动机中的磁性线圈或绕组以特定顺序通电或断电，要求采用数字信号来控制电动机每个线圈中的电流。

6.8.2原理描述步进电机是按步旋转的电动机，而不是连续运行的，典型情况下是每步旋转15º。

另外，步进电机是利用数字信号控制的电机装置，步进电机每次接收到一组脉冲数字信号，便旋转一个角度，称为步进角。

不同规格的步进电机的步进角不同，与电动机内部的线圈数量有关。

线圈中的供应电流决定线圈所产生的磁场方向。

如果将电动机中的转子置于线圈所产生的磁场中，便会受到磁场的作用而产生与磁场方向一致的力，转子便开始转动，直到转子的磁场方向与线圈的磁场方向一致为止。

4相步进电机有两组线圈A和B。

A、B两组垂直摆放线圈的电流方向的排列组合，最多可以产生8种磁场方向，分别是0º、45º、90º、135º、180º、225º、270º、315º，如图6-73所示，表6-8给出了4相步进电机的8个方向和电流以及电压信号的关系图6-73四相步进电机线圈磁场方向图由表6-8可知，假设电动机转子刻度在0º的位置，想让其转180º，可以使端口信号依次按0001→0011→0010→0110→0100变化。

但是否有更快的方法，是否一定要经过4个信号过程呢？其实有更快更省电的方式让电动机从0º到达180º的位置。

这就是所谓激磁方式的不同。

四相电动机可以分为以下3种激磁方式：(1)1-相激磁法：当目标角度是90º的整数倍时，采用这种方法。

例如要从0º转到270º，只要让端口信号的顺序为0000，0001，0010，0100，1000即可。

(2)2-相激磁法：当目标角度是45º，135º，225º，315º时，可采用这种方法。

实验三扩展I/O口的利用一、实验任务一：步进电机控制实验1、实验要求:利用G2002-8086实验板上的74LS273作为输出控制步进电机脉冲序列，输出的脉冲经75452反向驱动才能推动电机。

2、实验目的:了解步进电机控制的基本原理，步进电机转动的编程方法。

3、实验电路:BBBB4．实验器材:（1）G2010+实验平台 1 台（2）G6W仿真器 1 台（3）连线若干根（4）计算机 1 台（5）Lab8088CPU板 1 块（6）G2002-8086实验板 1 块5、实验说明:步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转。

驱动电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。

本实验使用的步进电机用直流+5V电压，每相电流为0.1A，电机线圈由四相组成：即：Ф1（BA）；Ф2（BB）；Ф3（BC）；Ф4（BD），驱动方式为二相激磁方式，各线圈通电顺序如下表：反时针方向回转正时针方向回转状态 0 状态3表中首先向Ф1线圈-Ф2线圈输入驱动电流，接着Ф2—Ф3，Ф3—Ф4，Ф4—Ф1，又返回到Ф1—Ф2，按这种顺序切换，电机轴按顺时针方向旋转。

可通过不同长度延时来得到不同频率的步进电机输入脉冲，从而得到多种步进速度。

6、实验步骤：（1）按“实验电路”连接硬件。

G2002-8086板上的74LS273输出Q0、Q1、Q2、Q3分别连步进电机的BA、BB、BC、BD插孔。

（2）硬件诊断：G2010+G6W连PC机，在WINDOWS调试环境下点击 [窗口/数据窗口/MEMORY]，以打开MEMORY数据窗口，在打开的MEMORY窗口中的0A000H开始的地址（即74LS273的片选空间）上写入依次写入03H,06H,0cH,09H，则应使步进电机转动四步。

（3）编写程序、编译程序。

用单步、全速断点、连续方式调试程序，检查程序运行结果，观察步进电机的转动状态，连续运行时用示波器测试BA、BB、BC、BD孔的波形，排除软件错误，直至达到本实验的设计要求。